DE557709C - Device for interrupting AC circuits - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
26. AUGUST 1932ISSUED ON
AUGUST 26, 1932

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 c GRUPPECLASS 21c GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1929 abPatented in the German Empire on September 14, 1929

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen innerhalb der ersten Halbwelle des Überstromes mit Hilfe eines Schnellschalters mit polarisiertem Haltemagneten. Derartige Schnellschalter besitzen eine Auslösezeit, die kleiner ist als die Dauer einer halben Periode von Wechselströmen, wie sie in der .Starkstromtechnik gebräuchlich sind.The invention relates to a device for interrupting alternating current circuits within the first half-wave of the overcurrent using a high-speed switch with polarized holding magnets. Such quick switches have a release time that is less than the duration of a half period of alternating currents, as they are common in the .Starkstromtechnik.

xo Um zu bewirken, daß die Auslösung auf jeden Fall innerhalb der ersten Halbwelle des Überstromes erfolgt, muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß der Auslöseimpuls immer die gleiche Richtung hat, also von der Stromrichtung im Netz unabhängig ist.xo In order to ensure that the triggering occurs in any case within the first half-wave of the Overcurrent occurs, care must be taken to ensure that the trigger pulse always has the same direction, i.e. is independent of the direction of the current in the network.

Um solche gleichgerichtete Auslöseimpulse zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen, die Auslösewicklung des Haltemagneten mit dem zu überwachenden Stromkreis mit Hilfe von zwei vormagnetisieren Drosselspulen zu koppeln. Durch entsprechende Vormagnetisierung und Einschaltung der induktiven Wicklungen im Auslösestromkreis läßt sich dann erreichen, daß der Auslöseimpuls stets die gleiche Richtung behält.In order to achieve such rectified trigger pulses, it has already been proposed that Release winding of the holding magnet with the circuit to be monitored with the aid of to couple two pre-magnetized choke coils. By appropriate pre-magnetization and switching on the inductive windings in the trigger circuit can then achieve that the trigger pulse always the keeps the same direction.

Diese Einrichtung besitzt jedoch gewisse Xachteile. Da nämlich die Auslöseenergie hierbei von dem zu überwachenden Stromkreis selber geliefert wird, ist die Amplitude des Auslö'sestromes von den Energievorgängen in dem zu überwachenden Stromkreis abhängig. Die zur Verfügung stehende Auslöseenergie ist daher bei großen Überströmen verhältnismäßig groß, während sie bei kleinen klein ist. Die Drosselspulen, welche zur Kopplung des Auslösestromkreises mit dem zu überwachenden Stromkreis dienen, müssen, da sie auch die Auslöseenergie übertragen müssen, entsprechend groß bemessen werden.However, this device has certain disadvantages. There namely the triggering energy is supplied by the circuit to be monitored itself, is the amplitude of the tripping current depends on the energy processes in the circuit to be monitored. The available tripping energy is therefore relatively large in the case of large overcurrents, while it is relatively large in the case of small overcurrents is small. The choke coils, which are used to couple the tripping circuit with the The circuit to be monitored must be used, as they also transmit the triggering energy must be sized accordingly.

Diese Nachteile werden durch die Einrichtung nach der Erfindung vermieden. Erfindungsgemäß wird eine die Auslösewicklung des Haltemagneten speisende, von dem zu überwachenden Stromkreis unabhängige Auslösestromquelle in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet, welche normalerweise die Auslösestromquelle kurzgeschlossen oder den Auslösestromkreis unterbrochen hält und die nur auf die Steilheit bzw. Höhe des Überstromes in dem zu überwachenden Stromkreis anspricht, jedoch von der Stromrichtung unabhängig ist. Die Auslöseenergie braucht hier nicht durch die den Auslösimpuls übertragende Vorrichtung hindurchzugehen. Außerdem hat die Einrichtung den Vorzug, daß die Steilheit des Auslöseimpulses und damit die Geschwindigkeit der Auslösung von dem Moment ab, wo der Auslösestromkreis geschlossen bzw. sein Kurzschluß aufgehoben wird, lediglich von der Größe der Spannung der unabhängigen Stromquelle im Auslösestromkreis abhängt, welche die Aus-These disadvantages are avoided by the device according to the invention. According to the invention becomes a tripping current source that feeds the tripping winding of the holding magnet and is independent of the circuit to be monitored used in conjunction with a device which normally shorts or shorts the trip current source keeps the tripping circuit interrupted and only affects the steepness or level of the overcurrent responds in the circuit to be monitored, but depending on the direction of the current is independent. The triggering energy does not need the triggering pulse here transmitting device to pass through. In addition, the device has the advantage that the steepness of the trigger pulse and thus the speed of tripping from the moment where the tripping circuit closed or its short-circuit is canceled, only on the size of the voltage of the independent power source in the Tripping circuit depends on which the tripping

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Otto Müller in Berlin-Siemensstadt.Dipl.-Ing. Otto Müller in Berlin-Siemensstadt.

löseenergie liefert. Man hat also eine unabhängige Auslösung insofern, als sich diese, wenn einmal "eingeleitet, mit stets gleichbleibender Geschwindigkeit und Sicherheit vollzieht. dissolving energy supplies. So you have an independent release insofar as this, once "initiated," always takes place with the same speed and security.

Als von der Stromrichtung unabhängige Vorrichtungen kommen insbesondere solche in Betracht, welche auf den Wärmewirkungen des elektrischen Stromes oder auf den Ionisationserscheinungen in Dielektriken unter dem Einfluß elektrischer Potentiale beruhen. Beide sind lediglich vom Effektivwert bzw. von der Amplitude des Auslösestromes abhängig. Devices that are independent of the direction of the current are in particular those into consideration which on the thermal effects of the electric current or on the ionization phenomena based in dielectrics under the influence of electrical potentials. Both are only of the effective value or depends on the amplitude of the tripping current.

Zweckmäßigerweise verwendet man nach der Erfindung eine im Auslösestromkreis eingebaute Entladungsvorrichtung, welcher die zur Einleitung der Entladung erforderliche Energie von dem zu überwachenden Stromkreis durch Transformation zugeführt wird. Durch die von dem Überstrom bewirkte Entladung wird eine Trennstelle im Auslösestromkreis ionisiert und auf diese Weise der Auslösestromkreis mit der kleinsten Verzögerung geschlossen.Appropriately, according to the invention, a built-in trigger circuit is used Discharge device, which has the necessary to initiate the discharge Energy is supplied from the circuit to be monitored by transformation. The discharge caused by the overcurrent creates a separation point in the tripping circuit ionized and in this way the tripping circuit with the smallest delay closed.

Eine andere Ausführungsform erhält man nach der Erfindung durch Verwendung einer zur Auslösestromquelle parallel geschalteten Wärmeauslösevorrichtung, insbesondere einer Sicherung, welche in einem Stromkreis liegt, der aus dem zu überwachenden Stromkreis transformatorisch gespeist wird und eine gesättigte Drosselspule enthält. Als Sicherung verwendet man zweckmäßigerweise eine solche mit sehr kleiner Abschmelzdauer.Another embodiment is obtained according to the invention by using a thermal release device connected in parallel to the release current source, in particular one Fuse that is in a circuit that is part of the circuit to be monitored is fed by a transformer and contains a saturated choke coil. As a backup one expediently uses one with a very short melting time.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the figures shown.

In Abb. ι ist 1 die zu überwachende Hauptleitung, in welcher die Schaltstücke 2, 3 eines Schnellschalters liegen, 4 ist der polarisierte Haltemagnet eines Schnellschalters mit dem Anker 5 und dem daran befestigten Schaltstück 3 und der Abreißfeder 6. Der Haltemagnet trägt die von der Gleichstromquelle 7 erregte Haltewicklung 8 und die Auslösewicklung 9. Der Auslösestromkreis hat eine Trennstelle 10, die zwischen zwei Kugelelektroden 11, 12 liegt. In den Auslösestromkreis ist die die Auslöseenergie liefernde Gleichstromquelle! 13 eingeschaltet. 14 und 15 sind Sicherungen und 16 eine Schutzfunkenstrecke, die zur Verhütung von Beschädigungen im Haltestromkreis durch eindringende Überspannungen dient.In Fig. Ι 1 is the main line to be monitored, in which the contact pieces 2, 3 of a quick switch are located, 4 is the polarized one Holding magnet of a high-speed switch with the armature 5 and the contact piece attached to it 3 and the tear-off spring 6. The holding magnet carries the from the direct current source 7 energized holding winding 8 and the release winding 9. The release circuit has a Separation point 10, which lies between two spherical electrodes 11, 12. In the trip circuit is the direct current source supplying the triggering energy! 13 switched on. 14 and 15 are fuses and 16 a protective spark gap to prevent damage is used in the holding circuit by penetrating overvoltages.

Die Kugelfunkenstrecke 11, 12 wird durch den Transformator 17 von der zu überwachenden Leitung 1 beeinflußt. Fließt in der Leitung ι ein Überstrom von einer solchen Steilheit, daß die in der Sekundärwicklung des Transformators 17 erzeugte Spannung zu einem Funkenüberschlag an den Elektroden 11, 12 führt, dann wird der Auslösestromkreis im gleichen Augenblick geschlossen. Dieser wird dann von der Auslöseenergie der Stromquelle 13 durchflossen, welche in der Auslösewicklung 9 des Haltemagneten den durch die Pfeilrichtung gekennzeichneten magnetischen Auslösefluß erzeugt, der dem Haltefluß in der Wicklung 8 entgegengerichtet ist und ihn so weit schwächt, daß der Magnet seinen Anker losläßt. Je höher die Spannung der Energiequelle 13 gewählt wird, einen desto steileren Verlauf hat der Auslöseimpuls, und desto rascher erfolgt daher die Auslösung. Will man die Verzögerung ausschalten, welche durch die Induktionswirkung des verschwindenden Halteflusses in der Wicklung 8 hervorgerufen wird, so kann man in den Stromkreis der Wicklung 8 eine Kompensationswicklung einschalten, die in bekannter Weise auf einer vom Auslösestrom erregten Kompensationsdrossel liegt.The spherical spark gap 11, 12 is through the transformer 17 is influenced by the line 1 to be monitored. Flows in the pipe ι an overcurrent of such a steepness that the in the secondary winding of the Transformer 17 generated voltage to a sparkover at the electrodes 11, 12 leads, then the trip circuit closed at the same moment. This is then traversed by the triggering energy of the power source 13, which in the release winding 9 of the holding magnet is indicated by the direction of the arrow Magnetic triggering flux generated, which opposes the holding flux in the winding 8 and weakens it so much that the magnet lets go of its armature. The higher the voltage of the energy source 13 is chosen becomes, the steeper the course of the trigger pulse and the faster it occurs hence the trip. If you want to switch off the delay caused by the induction effect the vanishing holding flux is caused in the winding 8, then one can enter the circuit of the winding 8 turn on a compensation winding, which in a known manner on a compensation choke excited by the tripping current lies.

Die Ionisierung der Unterbrechungsstelle im Auslösestromkreis geschieht jedoch vorteilhafter als mit einer Luftfunkenstrecke in einer geschlossenen Röhre, in welcher die für die Ionisierung günstigsten Verhältnisse hergestellt werden können. Man ist sodann unabhängig von atmosphärischen Einflüssen, welche bei Luftfunkenstrecken die Entladung in unerwünschter Weise beeinflussen.However, the ionization of the interruption point in the tripping circuit is more advantageous than with an air gap in a closed tube in which the for the ionization can be produced in the most favorable conditions. You are then independent of atmospheric influences which, in the case of air spark gaps, have an undesirable effect on the discharge.

In Abb. 2 ist der Fall dargestellt, daß die Auslösewicklung des Haltemagneten durch eine vom Auslösestrom beeinflußte Schmelzsicherung stromlos gehalten wird. 20 ist die überwachte Netzleitung, in welche der Schnellschalter mit seinen beiden Schaltstücken 21, 22 und der Transformator 23 eingeschaltet sind. Das" bewegliche Schaltstück 22 ist am Anker 24 des Haltemagneten 25 befestigt. An ihm wirkt die Abreißfeder 26. Der Haltemagnet trägt die Haltewicklungen 27, die von der Haltestromquelle «28 erregt sind, und die Auslösewicklung 29, 30 ist die Auslösestromquelle, 31 ein Ohmscher Widerstand. 32 ist die zur Auslösestromquelle parallel geschaltete Schmelzsicherung, 33 ein Kondensator. 34 ist die Sekundärwicklung des Transformators 23 und 35 eine gesättigte Drossel.In Fig. 2 the case is shown that the release winding of the holding magnet by a fuse influenced by the tripping current is kept de-energized. 20 is the monitored power line, into which the high-speed switch with its two contact pieces 21, 22 and the transformer 23 are switched on. The "movable contact piece 22 is attached to the armature 24 of the holding magnet 25. The tear-off spring 26 acts on it. The holding magnet carries the holding windings 27, which are excited by the holding current source «28 are, and the trigger winding 29, 30 is the trigger current source, 31 an ohmic resistor. 32 is the fuse connected in parallel to the tripping current source, 33 is a capacitor. 34 is the secondary winding of the transformer 23 and 35 is a saturated reactor.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Bei normalem Strom herrscht an der Wicklung 34 des Transformators 23 eine gewisse sekundäre Klemmenspannung e, der durch die Klemmenspannung an der Drossel 35 das Gleichgewicht gehalten wird, da die Sicherung 32 einen Kurzschluß darstellt. Der Strom der Auslösestromquelle 30 fließt ganz über die Sicherung 32, so daß die Auslösewirkung 29 stromlos ist. Der HaltemagnetThe device works as follows: With normal current there is a certain secondary terminal voltage e at the winding 34 of the transformer 23, which is kept in balance by the terminal voltage at the choke 35, since the fuse 32 represents a short circuit. The current of the triggering current source 30 flows entirely through the fuse 32, so that the triggering effect 29 is de-energized. The holding magnet

Claims (3)

ist also durch die Wicklung 27 erregt, der Anker 24 angezogen und der Stromkreis durch das bewegliche Schaltstück 22 geschlossen. Steigt nun der Strom in der Hauptleitung 20 bis zu einem Auslösewert an, so wird in der Wicklung 34 eine Sekundärspannung e± induziert, die größer ist als e. Die Steigerung der Klemmenspannung an der Drosselspule35 veranlaßt diese, da sie inn Sättigungsgebiet arbeitet, zur Aufnahme eines sehr hohen Stromes. Dieser hohe'Strom bewirkt das sofortige Durchschmelzen der Sicherung 32. Hierdurch ist der Kurzschluß der Auslösestromquelle 30 aufgehoben, und diese schickt einen Auslösestrom in die Auslösewicklung 29 des Haltemagneten. Die Zeitkonstante im Stromkreis der Auslösewicklung wird durch einen entsprechenden Dämpfungswiderstand 31 klein gehalten, und die Spannung der Auslösestromquelle 30 kann entsprechend hoch gehalten werden, so daß der Auslöseimpuls rasch erfolgt. Um auch die verzögernde Wirkung der Selbstinduktion in der Haltewicklung 27 auszuschalten, kann man in bekannter Weise in den Stromkreis dieser Haltewicklung eine Kompensationswicklung schalten, die auf einer vom Auslösestrom erregten Kompensationsdrossel liegt. Die Richtung der durch die beiden Spulen erzeugten Flüsse ist durch Pfeile gekennzeichnet. Um zu verhindern, daß sich nach dem Abschmelzen der Sicherung 32 dem Auslösestrom in der Wicklung 29 der durch den Transformator 23 transformierte Wechselstrom überlagert und den Auslösestrom schwächt, wird der Sicherung 32 der Kondensator 33 parallel geschaltet. Dieser besitzt im Vergleich zur Auslösewicklung 29 einen sehr kleinen Wechselstromwiderstand, so daß nach dem Schmelzen der Sicherung 32 fast der ganze Wechselstrom durch den Kondensator hindurchgeht, während der Gleichstrom die Auslösewirkung durchfließt. 4-5 Man kann die Anordnung auch so treffen, daß die Auslösestromquelle 30 gleichzeitig auch Haltestromquelle ist, kann also die Haltestromquelle 28 weglassen und die Sicherung 32 in den Auslösestromkreis einschalten, so daß dieser beim Durchschmelzen der Sicherung unterbrochen wird. Pa TKN ta ν Sri« ü CHE:is therefore excited by the winding 27, the armature 24 is attracted and the circuit is closed by the movable contact piece 22. If the current in the main line 20 now rises to a trigger value, a secondary voltage e ± which is greater than e is induced in the winding 34. The increase in the terminal voltage at the choke coil 35 causes this, since it operates in the saturation region, to absorb a very high current. This high current causes the fuse 32 to melt immediately. This eliminates the short circuit of the tripping current source 30, and this sends a tripping current into the tripping winding 29 of the holding magnet. The time constant in the circuit of the trigger winding is kept small by a corresponding damping resistor 31, and the voltage of the trigger current source 30 can be kept correspondingly high, so that the trigger pulse occurs quickly. In order to also switch off the delaying effect of the self-induction in the holding winding 27, a compensation winding can be connected in a known manner in the circuit of this holding winding, which is on a compensation choke excited by the tripping current. The direction of the fluxes generated by the two coils is indicated by arrows. In order to prevent the alternating current transformed by the transformer 23 from being superimposed on the tripping current in the winding 29 after the fuse 32 has melted and the tripping current is weakened, the fuse 32 and the capacitor 33 are connected in parallel. This has a very small alternating current resistance compared to the triggering winding 29, so that after the fuse 32 has melted, almost all of the alternating current passes through the capacitor, while the direct current flows through the triggering effect. 4-5 The arrangement can also be made so that the tripping current source 30 is also the holding current source at the same time, i.e. the holding current source 28 can be omitted and the fuse 32 can be switched on in the tripping circuit so that it is interrupted when the fuse blows. Pa TKN ta ν Sri «ü CHE: 1. Einrichtung zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen innerhalb der ersten Halbwelle eines Überstromes mit Hilfe eines Schnellschalters mit polarisiertem Haltemagneten, gekennzeichnet durch eine die Auslösewicklung des Haltemagneten öo speisende, von dem zu überwachenden Stromkreis unabhängige Stromquelle und durch eine nur auf die Steilheit bzw. Höhe des Überstromes in dem zu überwachenden Stromkreis ansprechende, jedoch von der Stromrichtung unabhängige Vorrichtung, welche normalerweise die Auslösestromquelle kurzgeschlossen oder den Auslösestromkreis unterbrochen hält.1. Device for interrupting AC circuits within the first Half-wave of an overcurrent with the aid of a high-speed switch with polarized holding magnets, characterized by a the release winding of the holding magnet öo feeding from the one to be monitored Circuit-independent current source and by one only on the steepness or level of the overcurrent in the one to be monitored Circuit responsive, but independent of the current direction device, which is normally the Trip current source short-circuited or keeps trip circuit open. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem Auslösestromkreis eingebaute Entladungsvorrichtung, welcher die zur Einleitung der Entladung erforderliche Energie von dem zu überwachenden Stromkreis durch Transformation zugeführt wird.2. Device according to claim 1, characterized by one in the trigger circuit built-in discharge device, which transfers the energy required to initiate the discharge from the to monitored circuit is supplied by transformation. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Auslösestromquelle parallel geschaltete Wärmeauslösevorrichtung, insbesondere eine Sicherung, welche in einem Stromkreis liegt, der aus dem zu überwachenden Stromkreis transformatorisch gespeist wird und eine gesättigte Drossel enthält.3. Device according to claim 1, characterized by a tripping current source parallel-connected heat release device, in particular a fuse, which is in a circuit that is off the circuit to be monitored is fed by a transformer and a saturated Includes throttle. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings